技術(shù)助力北京新機(jī)場(chǎng)線

文｜楊保川 龐東風(fēng)

北京新機(jī)場(chǎng)線工程位于北京南部三環(huán)以外區(qū)域，是一條連接中心城與新機(jī)場(chǎng)的軌道交通線路。線路途經(jīng)大興、豐臺(tái)兩個(gè)行政區(qū)，是市區(qū)直達(dá)新機(jī)場(chǎng)的軌道交通專線，設(shè)計(jì)時(shí)速高達(dá)160km/h，是國(guó)內(nèi)城市軌道交通領(lǐng)域列車首次采用架空式接觸網(wǎng)供電線路。新機(jī)場(chǎng)線線路全長(zhǎng)41.36km，其中：地下線和U型槽23.65km，高架和路基段17.71km，共設(shè)有3站2區(qū)間。

采用BIM技術(shù)原因

北京軌道交通新機(jī)場(chǎng)線一期工程土建施工01標(biāo)段采用BIM技術(shù)是施工環(huán)境復(fù)雜和標(biāo)段結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜。線路西側(cè)為京霸高鐵，結(jié)構(gòu)距離16.7m，東側(cè)為廊涿城際，結(jié)構(gòu)距離50m，特別是京霸高鐵與新機(jī)場(chǎng)線基坑距離較近，最小距離僅5.3m，基坑開(kāi)挖安全隱患較大。

標(biāo)段結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，包含明挖閉合框架1870m、U型槽1130m、路基1390m，且路基和U型槽、閉合框架結(jié)構(gòu)共構(gòu)，交叉施工多、難度大。明挖區(qū)間圍護(hù)結(jié)構(gòu)為圍護(hù)樁+內(nèi)支撐形式，土方開(kāi)挖、樁間噴射混凝土、防水、主體結(jié)構(gòu)、吊裝作業(yè)等和內(nèi)支撐體系交叉施工，工序銜接難度大。

BIM技術(shù)應(yīng)用

1.項(xiàng)目部駐地布置優(yōu)化

利用BIM技術(shù)做好現(xiàn)場(chǎng)文明施工方案優(yōu)選和規(guī)劃施工布置，全方位服務(wù)現(xiàn)場(chǎng)綠色文明施工管理,通過(guò)Revit軟件建立臨時(shí)設(shè)施CI標(biāo)準(zhǔn)化族庫(kù)體系，依托場(chǎng)地模型對(duì)臨時(shí)設(shè)施進(jìn)行虛擬布置，形成設(shè)計(jì)圖，指導(dǎo)臨時(shí)設(shè)施工程現(xiàn)場(chǎng)施工。

項(xiàng)目部駐地設(shè)置在永興河南側(cè)，新機(jī)場(chǎng)線東側(cè)，占地面積3960m2，項(xiàng)目部辦公區(qū)采用集成式活動(dòng)房搭設(shè)，共2層，占地1250m2，職工生活區(qū)采用集成式活動(dòng)房搭建，共2層、2棟，占地1090m2；公共區(qū)設(shè)置伙房、食堂、消防泵房、停車位等設(shè)施，占地1620m2；所有走廊、陽(yáng)臺(tái)、樓梯等全部封閉。所有硬化場(chǎng)地均鋪設(shè)透水磚。

辦公區(qū)為2層集成式活動(dòng)房，共31間，建筑面積1104m2，設(shè)置辦公室、會(huì)議室、監(jiān)控室、BIM工作室、衛(wèi)生間等，除主要領(lǐng)導(dǎo)為單間外，其他部門人員均集中辦公；公共走廊寬度2m，采用玻璃窗全部封閉。

宿舍樓為2層集成式活動(dòng)房，共2棟36間，建筑面積864m2，除主要領(lǐng)導(dǎo)為單間外，其他管理人員2-4人/間；另設(shè)置男女衛(wèi)生間、淋浴間等生活設(shè)施；公共走廊寬度2m，采用玻璃窗全部封閉。

公共區(qū)設(shè)置單層伙房、食堂、消防泵房、門衛(wèi)室等設(shè)施，共5間，建筑面積300m2，室外布置停車位、駐地大門等設(shè)施，停車位2.5×5m=7.5m2，共18個(gè)，駐地大門寬度6.5m，一側(cè)設(shè)人員通道，寬度2m，設(shè)置閘機(jī)和門衛(wèi)室。

明挖結(jié)構(gòu)基坑開(kāi)挖期間，上下基坑采用“組裝懸掛式馬道”，在基坑護(hù)坡樁冠梁上設(shè)置三角托梁，托梁下方懸掛步梯，步梯采用十字盤塔梯搭設(shè)，隨基坑開(kāi)挖逐步接長(zhǎng)，隨明挖結(jié)構(gòu)施工逐層拆除，搭拆方便，安全可靠，整齊規(guī)范，可多次周轉(zhuǎn)。

根據(jù)軌道公司相關(guān)文件要求，工程開(kāi)工前需編制《綠色文明施工專項(xiàng)方案》并經(jīng)專家論證評(píng)審后方可開(kāi)工。項(xiàng)目經(jīng)理部編制《綠色文明施工專項(xiàng)方案》完成后，經(jīng)二公司、城建軌道公司審批完成后于2017年3月27日經(jīng)過(guò)專家論證通過(guò)，為后續(xù)項(xiàng)目部駐地建設(shè)和施工現(xiàn)場(chǎng)綠色文明施工提供技術(shù)方案支持。

2.基坑開(kāi)挖及支護(hù)方案BIM模擬交底

經(jīng)理部在明挖閉合框架段圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工前，采用BIM技術(shù)對(duì)施工臨設(shè)布置、施工方案、施工工藝流程進(jìn)行模擬，用于對(duì)施工人員進(jìn)行交底和指導(dǎo)施工。

建立基坑支護(hù)BIM模型，檢驗(yàn)施工圖紙錯(cuò)漏點(diǎn)，并通過(guò)BIM施工模型為基礎(chǔ)載體，驗(yàn)證支護(hù)方案的可行性并考慮到施工過(guò)程中的施工安全等多種因素，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案變更，取消頂部放坡，變更為無(wú)放坡的支護(hù)方案。

3.主體結(jié)構(gòu)施工模架體系方案BIM模擬

本標(biāo)段閉合框架結(jié)構(gòu)、U型槽側(cè)墻模板體系采用可移動(dòng)式單側(cè)支模架+木工字梁技術(shù)。可移動(dòng)式單側(cè)支模架整體穩(wěn)定性好，強(qiáng)度高。該體系支模時(shí)間短，可有效縮減工期，同時(shí)可多次周轉(zhuǎn)使用，降低成本，且施工質(zhì)量能夠保證，有效節(jié)約施工材料。

本項(xiàng)目閉合框架頂板支撐體系采用盤扣式腳手架+鋼木復(fù)合龍骨形式。該形式腳手架強(qiáng)度高、剛度強(qiáng)、穩(wěn)定性可靠，施工安全得到有效保障。施工時(shí)可模塊化、工具化作業(yè)，搭拆快捷，大幅提高施工效率，同時(shí)節(jié)約用鋼量和木材使用量，有效降低施工成本和節(jié)約材料。

經(jīng)理部在閉合框架段主體結(jié)構(gòu)施工前，采用BIM技術(shù)對(duì)施工臨設(shè)布置、施工方案、施工工藝流程進(jìn)行模擬，用于對(duì)施工人員進(jìn)行交底和指導(dǎo)施工。

4.創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用

（1) VR技術(shù)應(yīng)用

建立基坑開(kāi)挖施工、項(xiàng)目部場(chǎng)地布置和土建主體結(jié)構(gòu)完工三個(gè)VR虛擬場(chǎng)景，并在VR環(huán)境下，工人可在安全的環(huán)境下自由觀察任何構(gòu)件，有效的提高工人的文化水平，促進(jìn)安全文明工地的建設(shè)。

(2） AR技術(shù)應(yīng)用

AR技術(shù)掃描二維碼,用手機(jī)對(duì)焦底圖，即可查看四導(dǎo)洞模型，并展示四導(dǎo)洞施工工藝，使施工交底隨時(shí)隨地都能展開(kāi)。

（3）3D打印技術(shù)應(yīng)用

將BIM模型轉(zhuǎn)化，嘗試使用3D打印機(jī)將施工臨時(shí)圍護(hù)構(gòu)件打印為實(shí)物構(gòu)件。用于輔助施工交底。

BIM應(yīng)用效果

BIM具有高度可視化、參數(shù)化、直觀方便溝通協(xié)調(diào)等特性，極大地方便和加快了工程人員對(duì)項(xiàng)目構(gòu)成、施工方案、結(jié)構(gòu)構(gòu)造形勢(shì)的理解，減少溝通成本。通過(guò)此次工程施工BIM技術(shù)應(yīng)用，總結(jié)出改進(jìn)方向和措施：

1.BIM建模與應(yīng)用改進(jìn)計(jì)劃

總結(jié)梳理完善軌道交通BIM技術(shù)體系，目前僅為地下閉合框架結(jié)構(gòu)、U形槽結(jié)構(gòu)和路基結(jié)構(gòu)的BIM建模和應(yīng)用體系，下一步工作中增加完善軌道交通橋梁結(jié)構(gòu)和隧道盾構(gòu)結(jié)構(gòu)的BIM建模和應(yīng)用，形成完整的城市軌道交通土建結(jié)構(gòu)BIM技術(shù)應(yīng)用體系。

總結(jié)完善BIM工作，制定BIM實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，為后續(xù)項(xiàng)目的BIM技術(shù)實(shí)施開(kāi)展提供參考依據(jù)。整理現(xiàn)有模型構(gòu)件庫(kù)，建立構(gòu)件庫(kù)創(chuàng)建和存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)項(xiàng)目的BIM實(shí)施打下基礎(chǔ)。

2.BIM人才培養(yǎng)改進(jìn)計(jì)劃

組織項(xiàng)目部工程師加強(qiáng)學(xué)習(xí)BIM理念，加強(qiáng)BIM軟件的操作使用，發(fā)揮工程師專業(yè)技術(shù)扎實(shí)的特點(diǎn)，培養(yǎng)成為BIM應(yīng)用型人才；培養(yǎng)或引進(jìn)BIM軟件型人才，負(fù)責(zé)研究、學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)用于項(xiàng)目BIM應(yīng)得BIM軟件工具，提升團(tuán)隊(duì)BIM技術(shù)水平；組織培養(yǎng) BIM管理型人才，熟悉BIM的工作流程與項(xiàng)目業(yè)務(wù)工作，組織協(xié)調(diào)管理項(xiàng)目BIM工作，保證各項(xiàng)工作的高效有序進(jìn)行；定期組織BIM技術(shù)交流會(huì)或?qū)ｍ?xiàng)BIM技術(shù)培訓(xùn)，增強(qiáng)BIM技術(shù)水平。如軌道交通領(lǐng)域BIM技術(shù)軟件專項(xiàng)培訓(xùn)。

3.BIM應(yīng)用點(diǎn)創(chuàng)新與挖掘

結(jié)合軌道交通工程的特點(diǎn)，挖掘創(chuàng)新BIM應(yīng)用點(diǎn)，將BIM理念融入到工作中，提高項(xiàng)目管理水平和技術(shù)水平；挖掘BIM應(yīng)用點(diǎn)與工程的實(shí)際結(jié)合，解決實(shí)際工程中遇到的問(wèn)題，提高項(xiàng)目技術(shù)水平和施工質(zhì)量水平。

下一步工作計(jì)劃

將BIM模型根據(jù)施工流水段拆分。模型關(guān)聯(lián)施工進(jìn)度，輔助進(jìn)行即時(shí)施工進(jìn)度推演分析。探索挖掘3D打印與施工的結(jié)合，打印制作等比縮放的可組裝拆卸的施工過(guò)程構(gòu)件，BIM+VR/AR虛擬預(yù)演和3D打印模型的實(shí)際操練，虛實(shí)結(jié)合，全方位保證施工工藝方案的可行性。

探索挖掘三維掃描技術(shù)與施工的結(jié)合，建立施工完工后的三維掃描點(diǎn)云模型，與BIM模型對(duì)比分析，檢驗(yàn)施工質(zhì)量。在現(xiàn)有施工環(huán)境條件較差時(shí)，通過(guò)三維掃描建立施工環(huán)境真實(shí)掃描模型。輔助分析確定施工方案。